KR20160041645A - 2차 전지의 젤리롤형 전극 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극의 물리적 손상을 방지할 수 있는 2차 전지의 젤리롤형 전극 조립체에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 양면에 활물질이 도포되는 양극, 양면에 활물질이 도포되고, 상기 양극과 대향되는 면의 적어도 일부에 활물질이 도포되지 않는 무지부를 형성하는 음극 및 상기 양극과 상기 무지부 간의 직접적인 접촉이 방지되도록 상기 무지부 상에 마련되는 보호부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

2차 전지의 젤리롤형 전극 조립체{JELLY ROLL TYPE ELECTRODE ASSEMBLY FOR SECONDARY BATTERY}

본 발명은 2차 전지의 젤리롤형 전극 조립체에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 음극의 물리적 손상을 방지할 수 있는 2차 전지의 젤리롤형 전극 조립체에 관한 것이다.

물질의 물리적 반응이나 화학적 반응을 통해 전기에너지를 생성시켜 외부로 전원을 공급하게 되는 전지(cell, battery)는 각종 전기전자 기기로 둘러싸여 있는 생활환경에 따라, 건물로 공급되는 교류 전원을 획득하지 못할 경우나 직류전원이 필요할 경우 사용하게 된다.

이와 같은 전지 중에서 화학적 반응을 이용하는 화학전지인 일차전지와 이차전지가 일반적으로 많이 사용되고 있는데, 일차전지는 건전지로 통칭되는 것으로 소모성 전지이다. 또한, 이차전지는 전류와 물질 사이의 산화환원과정이 다수 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 재충전식 전지로서, 전류에 의해 소재에 대한 환원반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성되게 된다.

한편, 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 양극 도전 포일과 음극 도전 포일에 각각 활물질을 일정한 두께로 코팅하고, 상기 양 도전 포일 사이에는 분리막이 개재되도록 하여 대략 젤리 롤(jelly roll) 내지는 원통 형태로 다수 회 권취하여 제작한 전극 조립체를 원통형 또는 각형 캔, 파우치 등에 수납하고 이를 밀봉 처리하여 제작된다.

대한민국공개특허공보 제10-2007-0097152호에는 종래의 젤리롤형 전극 조립체 및 이를 가지는 이차 전지가 개시되어 있다.

이와 같은 종래의 젤리롤형 전극 조립체를 갖는 원형 타입 전지는 충전 반응 발생 시 양극의 리튬 이온이 전해액을 통해 음극에 들어갈 때 전극이 스웰링(swelling) 된다.

음극이 스웰링 될 때 음극 외각부의 무지부 부분에 양극 단부가 닿아 충격이 가해지게 되는데 이러한 과정이 반복되게 되면 양극 단부가 닿는 무지부 부분에 충격이 쌓이고, 이 축적된 데미지로 인해 음극 단선이 발생한다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 양극 단부가 닿는 음극의 무지부 면에 보호 부재를 부착하여 음극의 물리적 손상을 방지할 수 있는 2차 전지의 젤리롤형 전극 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 2차 전지의 젤리롤형 전극 조립체는 양면에 활물질이 도포되는 양극, 양면에 활물질이 도포되고, 상기 양극과 대향되는 면의 적어도 일부에 활물질이 도포되지 않는 무지부를 형성하는 음극 및 상기 양극과 상기 무지부 간의 직접적인 접촉이 방지되도록 상기 무지부 상에 마련되는 보호부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 보호부재는 상기 무지부 전체를 커버하는 것을 특징으로 한다.

상기 보호부재는 상기 무지부 중 상기 양극의 단부와 접촉되는 부분을 커버하는 것을 특징으로 한다.

상기 보호부재는 상기 음극의 활물질과 겹쳐지지 않는 것을 특징으로 한다.

상기 보호부재의 두께는 상기 음극에 도포되는 활물질의 두께 이하 인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 양극 단부가 닿는 음극의 무지부 전(全) 면에 보호 부재를 부착하여 음극 단선을 차단함에 따라 전지 수명 단축을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 젤리롤형 전극 조립체의 일부를 확대하여 중요부를 도시한 구성도이다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 젤리롤형 전극 조립체의 일부를 확대하여 중요부를 도시한 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 젤리롤형 전극 조립체는 양면에 활물질(A)이 도포되는 양극(10), 양면에 활물질(A)이 도포되고, 상기 양극(10)과 대향되는 면의 적어도 일부에 활물질(A)이 도포되지 않는 무지부(21)를 형성하는 음극(20) 및 상기 양극(10)과 상기 무지부(21) 간의 직접적인 접촉이 방지되도록 상기 무지부(21) 상에 마련되는 보호부재(40)를 포함한다.

상기 보호부재(40)는 이러한 상기 음극(20)의 무지부(21)에 가해지는 충격으로부터 상기 음극(20)을 보호하기 위한 것이다.

이러한 보호부재(40)를 구비하지 않는 경우에, 2차 전지의 젤리롤형 전극 조립체의 충전 반응 발생시 양극의 리튬이온이 전해액을 통해 상기 음극(20)에 들어갈 때 전극 조립체가 부풀어오르는 스웰링(swelling) 현상이 발생하며, 상기 음극(20)이 스웰링될 때 상기 음극(20)과 접촉하는 상기 음극(20)의 무지부(21) 부분에 충격이 가해질 수 있다.

따라서 상기 보호부재(40)는 상기 음극(20)의 무지부(21) 중 상기 양극(10)의 단부와 접촉되는 부분을 커버하는데, 이때 상기 보호부재(40)는 상기 무지부(21) 전체를 커버하도록 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 보호부재(40)는 상기 음극(20)에 도포된 활물질(A)과는 겹쳐지지 않도록 하여 전극 반응을 방해하지 않게 하는 것이 좋으며, 상기 보호부재(40)의 두께는 상기 음극(20)에 도포되는 활물질(A)의 두께 이하로 하여 전극 조립체의 부피가 증가하지 않게 하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 2차 전지의 젤리롤형 전극 조립체는 양극부의 일측 음극 포일부와 타측 음극 포일부에 각각 보호부재를 부착하여 장수명 및 고율 특성을 필요로 하는 전지의 음극 포일부의 크랙을 방지하여 안정성을 높이는 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 2차 전지의 젤리롤형 전극 조립체를 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

10: 양극
20: 음극
21: 무지부
40: 보호부재
A: 활물질

Claims (5)

1. 양면에 활물질이 도포되는 양극(10);
   양면에 활물질이 도포되고, 상기 양극(10)과 대향되는 면의 적어도 일부에 활물질이 도포되지 않는 무지부(21)를 형성하는 음극(20); 및
   상기 양극(10)과 상기 무지부(21) 간의 직접적인 접촉이 방지되도록 상기 무지부(21) 상에 마련되는 보호부재(40); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 젤리롤형 전극 조립체.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 보호부재(40)는 상기 무지부(21) 전체를 커버하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 젤리롤형 전극 조립체.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 보호부재(40)는 상기 무지부(21) 중 상기 양극(10)의 단부와 접촉되는 부분을 커버하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 젤리롤형 전극 조립체.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 보호부재(40)는 상기 음극(20)의 활물질과 겹쳐지지 않는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 젤리롤형 전극 조립체.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 보호부재(40)의 두께는 상기 음극(20)에 도포되는 활물질의 두께 이하 인 것을 특징으로 하는 2차 전지의 젤리롤형 전극 조립체.

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